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ARIA ATMOSFERICA o ARIA UMIDA /1
Aria secca: O2 (Ossigeno)
N2 (Ossigeno)
A (Argon)
CO2 (Anidride carbonica)
Aria umida = Aria secca + Vapore d’acqua (HO)L’acqua atmosferica è allo stato di vapore surriscaldato prossime
1
Aria umida = Aria secca + Vapore d’acqua (H2O) di vapore surriscaldato prossime a quelle di vapore saturo secco
Per queste applicazioni il vapore può considerarsi come un gas perfetto poiché si trova in condizioni in cui è valida con buona approssimazione la dipendenza dalla sola temperatura della funzione entalpia ( h=h(T) ).
L’aria umida sarà considerata come una miscela di gas binaria di aria secca e di vapor d’acqua
Lo studio di queste diapositive non è sostitutivo di quello sui testi consigliati e, pertanto non è di per sé sufficiente a superare le prove scritte e orali di FISICA TECNICA presso l’Università del Salento –Corsi A e B rispettivamente dell’ing. G. Starace e dell’ing. G. Colangelo.
ARIA ATMOSFERICA o ARIA UMIDA /2
Valgono le relazioni delle MISCELE DI GAS
ad es. sono valide le seguenti relazioni
vaporeseccaariamiscela ppp +=
vaporevaporeseccaaria
seccaariamiscela hmhmH +=
2
seccasecca
L’ARIA sarà detta SECCA se non conterrà per nulla acqua
L’ARIA sarà detta SATURA ad una determinata temperatura e ad una determinata pressione se conterrà il massimo quantitativo di vapore in quelle condizioni di temperatura e di pressione.
Lo studio di queste diapositive non è sostitutivo di quello sui testi consigliati e, pertanto non è di per sé sufficiente a superare le prove scritte e orali di FISICA TECNICA presso l’Università del Salento –Corsi A e B rispettivamente dell’ing. G. Starace e dell’ing. G. Colangelo.
ARIA ATMOSFERICA o ARIA UMIDA /3
DEFINIZIONI
Titolo dell’aria umida
=seccaaria
vapore
seccaaria
vapore
kg
kg
m
mx
NOTA:v
v
a
v
aa
vv
aa
vv
a
v 622,0622,0pp
p
p
p
Rp
Rp
TRvp
TRvp
m
mx
−=====
∞<< x0
( )xmmmmtot +=+= 1ava
3
Grado igrometrico( )
( ) [ ]
saturovapore
v
Tp
Tp=Φ 10 <Φ<
Umidità relativa ( )( ) [ ] ..
saturovapore
v
T
TRU
ρρ= 1..0 << RU
NOTA: Φ====saturovapore
v
vsaturovapore
vv
saturovapore
v..p
p
TRvp
TRvp
m
mRU Solo se il vapore è visto
come un gas perfetto
Lo studio di queste diapositive non è sostitutivo di quello sui testi consigliati e, pertanto non è di per sé sufficiente a superare le prove scritte e orali di FISICA TECNICA presso l’Università del Salento –Corsi A e B rispettivamente dell’ing. G. Starace e dell’ing. G. Colangelo.
ARIA ATMOSFERICA o ARIA UMIDA /4
Per l’ENTALPIA
vava
va
a
miscela xhhhm
mhh
m
H +=+==
ATTENZIONE:
Ci si riferisce all’unità di massa di aria secca perché essa sarà costante durante tutte le
trasformazioni. Il vapore, infatti, potrà condensare.
vvaamiscela hmhmH +=
kJ
4
==
kg
kJ 005,1a ttch p
[ ]Cin con kg
kJ 82,13,2501v °
+= tth
Per il volume specifico, riferendosi alla massa di aria secca
v
a
seccaaria
a
miscelamiscela pp
TRv
m
Vv
−===
Lo studio di queste diapositive non è sostitutivo di quello sui testi consigliati e, pertanto non è di per sé sufficiente a superare le prove scritte e orali di FISICA TECNICA presso l’Università del Salento –Corsi A e B rispettivamente dell’ing. G. Starace e dell’ing. G. Colangelo.
ARIA ATMOSFERICA o ARIA UMIDA /5
ALTRE DEFINIZIONI/1
TEMPERATURA DI BULBO ASCIUTTO o DI BULBO SECCO
è la temperatura misurata da un termometro sul quale non vi sia acqua (quella misurata ordinariamente con i normali termometri)
5
TEMPERATURA DI RUGIADA
è la temperatura di incipiente condensazione dell’acqua contenuta nell’aria umida a seguito di un raffreddamento a pressione costante. Essa costituisce la temperatura più bassa alla quale una massa di vapore identificata dal titolo x può fare parte della miscela di aria secca e vapore senza condensare (con conseguente variazione di x)
Lo studio di queste diapositive non è sostitutivo di quello sui testi consigliati e, pertanto non è di per sé sufficiente a superare le prove scritte e orali di FISICA TECNICA presso l’Università del Salento –Corsi A e B rispettivamente dell’ing. G. Starace e dell’ing. G. Colangelo.
ARIA ATMOSFERICA o ARIA UMIDA /6
ALTRE DEFINIZIONI/2
TEMPERATURA DI SATURAZIONE ADIABATICA
è la temperatura raggiunta da una corrente di aria umida che attraversa un condotto adiabatico lambendo uno specchio d’acqua a quella stessa temperatura (quella che si definisce “di saturazione adiabatica”)
6
adiabatica”)
%100..
,, 11
<RU
Tpx
%100..
,, 22
=RU
Tpx
2T
lm&
lm&Lo studio di queste diapositive non è sostitutivo di quello sui testi consigliati e, pertanto non è di per sé sufficiente a superare le prove scritte e orali di FISICA TECNICA presso l’Università del Salento –Corsi A e B rispettivamente dell’ing. G. Starace e dell’ing. G. Colangelo.
T
s
rT
1
2
ARIA ATMOSFERICA o ARIA UMIDA /7
Rappresentazione della trasformazione di raffreddamento del vapore contenuto nell’aria umida, utile a raggiungere la TEMPERATURA DI RUGIADA
7
T
s
adsatT
1
2Rappresentazione della trasformazione di raffreddamento del vapore contenuto nell’aria umida, utile a raggiungere la TEMPERATURA DI SATURAZIONE ADIABATICA
2vp
1vp
Lo studio di queste diapositive non è sostitutivo di quello sui testi consigliati e, pertanto non è di per sé sufficiente a superare le prove scritte e orali di FISICA TECNICA presso l’Università del Salento –Corsi A e B rispettivamente dell’ing. G. Starace e dell’ing. G. Colangelo.
%100..
,,,,
1
1111
11
<
+
RU
mm
hTpx
va &&
%100..
,,,
22
222
=
+
RU
mm
hTpx
va &&lm&
SATURAZIONE ADIABATICA/1
OH2
8
( )22 ,, ThmT ll&
BILANCI DI MASSA
per l’aria secca aaa mmm &&& ==21
per l’acqua21 vlv mmm &&& =+
( )12 xxmm al −= &&allora:
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%100..
,,,,
1
1111
11
<
+
RU
mm
hTpx
va &&
%100..
,,,
22
222
=
+
RU
mm
hTpx
va &&
( )22 ,, ThmT ll&
lm&
SATURAZIONEADIABATICA/2
OH2
BILANCIO DI ENERGIAhmhmhm &&& =+
9
0=Q&21 21
hmhmhm alla &&& =+
0=L&( ) 2121 hmhxxmhm alaa &&& =−+
( ) 2121 hhxxh l =−+
( ))( saturo
vapore22)( saturo
liquido12)( saturo
vapore11221 T
pTT
p hxTchxxhxTc +=−++
Ricorrendo alla espressione dell’entalpia per l’aria secca e per il vapore d’acqua
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SATURAZIONEADIABATICA/3
( ) 2121 hhxxh l =−+
)(
)(
)(
2
22
Tfh
Tfh
Tfx
l
===
cost=p
),( 112 xhfT =
10Lo studio di queste diapositive non è sostitutivo di quello sui testi consigliati e, pertanto non è di per sé sufficiente a superare le prove scritte e orali di FISICA TECNICA presso l’Università del Salento –Corsi A e B rispettivamente dell’ing. G. Starace e dell’ing. G. Colangelo.
)( 22 Tfh =),( 112 =
Queste relazioni evidenziano che la trasformazione considerata consente di stabilire una proprietà della miscela (la T2) dipendente da altre proprietà di esse nello stato iniziale 1.
Allora la Temperatura di saturazione adiabatica è una proprietà della stato 1
T
s
rT
1
2
1T
costv =p
Trasformazione di raffreddamento a pressione parziale di vapore costante => a titolo di vapore
costante
TEMPERATURA DI RUGIADA
11
s
)(
)(622,0622,0
saturo vapore
saturo vapore
v
v
Tpp
Tp
pp
px
Φ−
Φ=
−=
Alla temperatura di rugiada il grado igrometrico è pari all’unità per definizione
)(
)(622,0
saturo vapore
saturo vapore
r
r
Tpp
Tpx
−=
Eguagliando: )()()( v saturo
vapore saturo
vapore TpTpTp r =Φ=
Cioè la temperatura di rugiada è la temperatura alla quale la miscela diventa satura
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TEMPERATURA DI BULBO UMIDO Termometro
Garza di cotoneFlusso
d’aria
CONCETTO ANALOGO A QUELLO DI TEMPERATURA DI SATURAZIONE
OH
12
ADIABATICA
Non si tratta però di una proprietà dell’aria umida nello stato “indisturbato” poiché la temperatura di bulbo umido letta su di un termometro dipende dalle modalità di scambio termico in prossimità della garza.
Esistono relazioni che legano la temperatura di saturazione adiabatica alla temperatura di bulbo umido.
CON BUONA APPROSSIMAZIONE POSSONO ESSERE RITENUTE CON BUONA APPROSSIMAZIONE POSSONO ESSERE RITENUTE UGUALIUGUALI
OH2
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DIAGRAMMI PSICROMETRICI
DIAGRAMMA di MOLLIER
Ascisse: x titolo dell’aria umida
Ordinate: h entalpia dell’aria umida
Il diagramma è rappresentato in
Coordinate Oblique
h
x
cost=h
cost=t
t005,1
xt82,1
α
13
vaporeseccaaria xhhh +=
( )xttxtchtch pCvp 82,13,2501005,1medio
vapore,]0[ ++=
++= ° [ ]Cin con °t
tx
h
t
82,13,2501cost
+=
∂∂
=
cost=hx3,2501
3,2501tan =αLo studio di queste diapositive non è sostitutivo di quello sui testi consigliati e, pertanto non è di per sé sufficiente a superare le prove scritte e orali di FISICA TECNICA presso l’Università del Salento –Corsi A e B rispettivamente dell’ing. G. Starace e dell’ing. G. Colangelo.
14Lo studio di queste diapositive non è sostitutivo di quello sui testi consigliati e, pertanto non è di per sé sufficiente a superare le prove scritte e orali di FISICA TECNICA presso l’Università del Salento – Corsi A e B rispettivamente dell’ing. G. Starace e dell’ing. G. Colangelo.
T rugiada di C
PER L’ARIA SATURA, LE TEMPERATURE DI BULBO SECCO,DI BULBO UMIDO E DI RUGIADA
COINCIDONO (Punto D)
La T di bulbo secco di D (20°C) è pari:– alla T rugiada di C;– alla T di bulbo umido di B– alla T di bulbo secco di A
15Lo studio di queste diapositive non è sostitutivo di quello sui testi consigliati e, pertanto non è di per sé sufficiente a superare le prove scritte e orali di FISICA TECNICA presso l’Università del Salento – Corsi A e B rispettivamente dell’ing. G. Starace e dell’ing. G. Colangelo.
T bulbo secco di A
T bulbo umido di B
LE TRASFORMAZIONI DELL’ARIA UMIDA /1LE TRASFORMAZIONI DELL’ARIA UMIDA /1
Bilancio di massa dell’aria secca Bilancio di massa dell’acquaBilancio dell’energia
aaa mmm &&& ==21
u,2i,1 2221 OHaOHa mxmmxm &&&& +=+
16
u,u,2i,i,1 222221 OHOHaOHOHa hmhmQhmhm &&&&& +=++
a
OHOHOHOH
a m
hmhm
m
Qhhh
&
&&
&
&u,u,i,i,
122222
−+=∆=−
a
OHOH
m
mmxxx
&
&& u,i,12
22−
=∆=−
Lo studio di queste diapositive non è sostitutivo di quello sui testi consigliati e, pertanto non è di per sé sufficiente a superare le prove scritte e orali di FISICA TECNICA presso l’Università del Salento – Corsi A e B rispettivamente dell’ing. G. Starace e dell’ing. G. Colangelo.
LE TRASFORMAZIONI DELL’ARIA UMIDA /2LE TRASFORMAZIONI DELL’ARIA UMIDA /2
RAFFREDDAMENTO E RISCALDAMENTO (a titolo costante) RAFFREDDAMENTO E RISCALDAMENTO (a titolo costante)
am
Qhhh
&
&
=−=∆ 12
012 =−=∆ xxx
DEUMIDIFICAZIONE PER RAFFREDDAMENTODEUMIDIFICAZIONE PER RAFFREDDAMENTO
0i,2=OHm&
hmhmQhm &&&& +=+
0u,i, 22== OHOH mm &&
17
u,u,21 2221 OHOHaa hmhmQhm &&&& +=+
( )12u,2xxmm aOH −= &&
MESCOLAMENTO ADIABATICOMESCOLAMENTO ADIABATICO 0=Q&
21
21 213
aa
aa
mm
hmhmh
&&
&&
++
=21
21 213
aa
aa
mm
xmxmx
&&
&&
++
=
13
32
2
1
xx
xx
m
m
a
a
−−=
&
&
13
32
2
1
hh
hh
m
m
a
a
−−=
&
&
1
2
3
Lo studio di queste diapositive non è sostitutivo di quello sui testi consigliati e, pertanto non è di per sé sufficiente a superare le prove scritte e orali di FISICA TECNICA presso l’Università del Salento – Corsi A e B rispettivamente dell’ing. G. Starace e dell’ing. G. Colangelo.
RAFFREDDAMENTO E/O RISCALDAMENTO A TITOLO
COSTANTE
18Lo studio di queste diapositive non è sostitutivo di quello sui testi consigliati e, pertanto non è di per sé sufficiente a superare le prove scritte e orali di FISICA TECNICA presso l’Università del Salento – Corsi A e B rispettivamente dell’ing. G. Starace e dell’ing. G. Colangelo.
DEUMIDIFICAZIONE PER RAFFREDDAMENTO
19Lo studio di queste diapositive non è sostitutivo di quello sui testi consigliati e, pertanto non è di per sé sufficiente a superare le prove scritte e orali di FISICA TECNICA presso l’Università del Salento – Corsi A e B rispettivamente dell’ing. G. Starace e dell’ing. G. Colangelo.
MESCOLAMENTO ADIABATICO
x 3
20Lo studio di queste diapositive non è sostitutivo di quello sui testi consigliati e, pertanto non è di per sé sufficiente a superare le prove scritte e orali di FISICA TECNICA presso l’Università del Salento – Corsi A e B rispettivamente dell’ing. G. Starace e dell’ing. G. Colangelo.
x 2-x
1
x 3-x
1
x 2-x
LE TRASFORMAZIONI DELL’ARIA UMIDA /3LE TRASFORMAZIONI DELL’ARIA UMIDA /3
caso di portata d’acqua liquida in uscita nulla
2i,i,1 22hmQhmhm aOHOHa &&&& =++
0u,2=OHm&
2i,1 2xmmxm aOHa &&& =+
21
a
OHOH
a m
hm
m
Qhhh
&
&
&
&i,i,
1222+=−=∆
a
OH
m
mxxx
&
& i,12
2=−=∆
i,i,
2
2
OHOH
hm
Q
x
h +=∆∆
&
&
pendenza della trasformazione nei diagrammi (h, x)
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Raffreddamento Raffreddamento evaporativoevaporativo
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